Was ist Aluminium? Materialübersicht und Konstruktionsüberlegungen

Aluminium , auch genannt Aluminium , ist das am häufigsten verwendete NE-Metall aufgrund seiner einzigartigen Eigenschaften, die in eisenbasierten Metallen nicht zu finden sind. Das Verständnis seiner Eigenschaften und die Auswahl der richtigen Qualität, Verarbeitungsmethode und Wärmebehandlung sind entscheidend bei der Konstruktion von Produkten. Lassen Sie ’uns die verschiedenen Typen und Eigenschaften von Aluminium untersuchen.

Wesentliche Eigenschaften von Aluminium

Aluminium weist mehrere hervorragende Eigenschaften auf, darunter: geringes Gewicht, Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit, Umformbarkeit, hohe Wärmeleitfähigkeit, hohe elektrische Leitfähigkeit, Recycelbarkeit, Nichtmagnetismus, Beständigkeit gegenüber tiefen Temperaturen, Reflexion von Wärme und Licht, optische Attraktivität sowie Unbedenklichkeit.

Leichtgewichtig

Aluminium hat eine Dichte von etwa 2,7, was ungefähr einem Drittel der von Stahl entspricht. Aufgrund seines geringen Gewichts ist es in Branchen wie dem Transportwesen (Flugzeuge, Satelliten und Hochgeschwindigkeitszüge), im Bauwesen und in der Elektronik (Handys) sehr gefragt.

- Sie ist stark.

Durch die Legierung von reinem Aluminium mit anderen Metallen kann die spezifische Festigkeit verbessert werden. Legierungen der 7000er-Serie, die durch Wärmebehandlung mit zusätzlichen Elementen wie Zink und Magnesium gehärtet werden, weisen eine hervorragende Festigkeit auf. A7075 (extra-super-duralumin), beispielsweise, wird häufig für Flugzeugteile verwendet.

Korrosionsbeständig

Aluminium reagiert leicht mit Sauerstoff und bildet dabei einen dichten Oxidfilm auf seiner Oberfläche, der als Schutzschicht gegen Korrosion wirkt. Aufgrund seiner hohen Korrosionsbeständigkeit eignet es sich ideal für maritime Anwendungen, den Schiffbau und die Architektur. Es gibt Berichte, nach denen selbst nach 30 Jahren Einsatz in Bereichen mit Meeresbrise keine Probleme aufgetreten sind.

Machbar

Aluminium ist hochgradig formbar, was es für verschiedene Verarbeitungsmethoden geeignet macht. Sein niedriger Schmelzpunkt und seine guten Fließeigenschaften machen es ideal zum Gießen. Es lässt sich leicht schneiden und schweißen, wodurch eine Vielzahl von Formen – von dünnwandigen Formen wie Aluminiumfolie bis hin zu komplexen Geometrien – hergestellt werden können.

Hohe Wärmeleitfähigkeit

Aluminium ’seine Wärmeleitfähigkeit beträgt etwa das Dreifache der von Eisen, wodurch es ideal für die Verwendung in Automobilkühlern, Wärmetauschern und Kühlkörpern für elektronische Geräte ist.

Hohe elektrische Leitfähigkeit

Aluminium leitet doppelt so viel Strom wie Kupfer bei gleichem Gewicht. Diese Eigenschaft, kombiniert mit seinem geringen Gewicht, macht es zu einem attraktiven Material für elektrische Leitungen. Dadurch können größere Abstände zwischen den Masten realisiert und Kosten gesenkt werden.

Recyclable

Aluminium verschlechtert sich auch nach langfristiger Nutzung kaum und hat einen niedrigen Schmelzpunkt, wodurch es nach der Verwendung durch Einschmelzen leicht recycelbar ist. Das Recycling von Aluminium erfordert nur 3 % der Energie, die zur Herstellung neuer Produkte benötigt wird, und die Qualität des recycelten Aluminiums ist nahezu gleichwertig mit der von Neuware.

Nichtmagnetisch

Aluminium ist nicht magnetisch und wird durch magnetische Felder in seiner Umgebung nicht beeinflusst. Diese Eigenschaft macht es geeignet für den Einsatz in Parabolantennen, medizinischen Geräten, Magnetkompassen und produkten im Bereich der Supraleitung. Es ist außerdem günstiger als andere nicht magnetische Materialien wie Gold, Silber und Kupfer.

Beständig gegen tiefe Temperaturen

Auch unter extrem niedrigen Temperaturen wie flüssigem Stickstoff (-196 °F) und flüssigem Sauerstoff (-183 °F) behält Aluminium seine Festigkeit bei und kann sogar an Festigkeit zunehmen. Diese Eigenschaft macht es geeignet für den Einsatz in Tieftemperaturanlagen, LNG (verflüssigtes Erdgas)-Behältern, der Raumfahrt und der Biotechnologie.

Reflektiert Wärme und Licht

Aluminium hat die Fähigkeit, Infrarotstrahlen, UV-Strahlen und elektromagnetische Wellen zu reflektieren. Durch Erhöhung seiner Reinheit oder durch eine Spiegeloberfläche kann seine Reflektionsfähigkeit weiter verbessert werden, wodurch es für Heizreflektoren, Weltraumanzüge und Polygonspiegel geeignet ist.

Visuell ansprechend

Aluminium besitzt eine natürliche Ästhetik, die durch Oberflächenbehandlungen wie Eloxierung weiter verbessert werden kann. Es lässt sich auch durch elektrolytische Einfärbung farblich gestalten und eignet sich daher für Außenfassaden von Gebäuden und Verpackungsmaterialien.

Nicht toxisch

Aluminium reagiert nicht mit Lebensmitteln und ist ungiftig. Selbst wenn es aufgenommen wird, werden mehr als 99 % davon vom Körper ausgeschieden und es schadet weder dem Boden noch der Umwelt. Es wird häufig in Verpackungsbehältern für Lebensmittel und Arzneimittel sowie in medizinischen Geräten verwendet.

Hinweise zur Verwendung von Aluminium

Obwohl Aluminium viele hervorragende Eigenschaften aufweist, gibt es auch einige Aspekte, die berücksichtigt werden sollten:

Geringere Festigkeit im Vergleich zu Stahl

Obwohl Aluminium eine hervorragende spezifische Festigkeit aufweist, ist seine Festigkeit geringer als die von Stahl. Es eignet sich für weiche und biegsame Strukturen wie Flugzeugflügel, ist jedoch möglicherweise nicht geeignet für Teile, die hohe Festigkeit erfordern, wie beispielsweise Zahnräder.

Korrosionsüberlegungen

Obwohl Aluminium rostbeständig ist, kann es in salzhaltigen Umgebungen oder beim Kontakt mit ungleichartigen Metallen korrodieren. Um Korrosion zu verhindern, kann eine Eloxalbehandlung erforderlich sein.

Hoher linearer Ausdehnungskoeffizient

Aluminium weist einen linearen Ausdehnungskoeffizienten auf, der nahezu doppelt so hoch ist wie der von eisenbasierten Werkstoffen. Bauteile, die großen thermischen Belastungen ausgesetzt sind und wiederholt erhitzt und abgekühlt werden, können unter thermischer Ermüdungsbeanspruchung leiden.

Keine Dauerfestigkeitsgrenze

Im Gegensatz zu Eisenwerkstoffen besitzt Aluminium keine Dauerfestigkeitsgrenze —die untere Spannungsgrenze, bei der kein metallisches Ermüdungsversagen auftritt. Daher ist es während der Konstruktion notwendig, die während des Gebrauchs auftretenden wechselnden Spannungen mit dem SN-Diagramm zu vergleichen, um sicherzustellen, dass auch bei Rissbildung über die erwartete Produktlebensdauer hinweg keine Festigkeitsprobleme auftreten.

Schwierig zu schweißen

Aluminium ’s Oxidfilm hat einen hohen Schmelzpunkt von etwa 3632 °F, weshalb dieser vor dem Schweißen entfernt werden muss. Zudem führt die hohe Wärmeleitfähigkeit und der niedrige Schmelzpunkt von Aluminium dazu, dass die Wärme beim Schweißen schnell in das Grundmaterial übertragen wird, was dazu führen kann, dass das Grundmaterial herauffällt. Beim Schweißen von Aluminium ist eine sorgfältige Kontrolle der Schweißgeschwindigkeit erforderlich. Für optimale Ergebnisse sollte ein Unternehmen mit nachgewiesener Erfahrung im Aluminiumschweißen herangezogen werden. ’s hohe Wärmeleitfähigkeit und niedriger Schmelzpunkt bedeuten, dass die Wärme beim Schweißen schnell zum Grundmaterial geleitet wird, was dazu führen kann, dass das Grundmaterial herausfällt. Beim Schweißen von Aluminium ist eine sorgfältige Kontrolle der Schweißbrenner-Geschwindigkeit erforderlich. Für beste Ergebnisse empfiehlt es sich, ein Unternehmen mit nachgewiesener Erfahrung im Aluminiumschweißen zu beauftragen.

Typische Arten von Aluminium

Reines Aluminium weist eine geringe Festigkeit auf, weshalb üblicherweise andere Metalle hinzugefügt werden, um eine Legierung zu bilden. Durch die Zugabe von Eisen, Zink, Magnesium, Kupfer usw. zu Aluminium können unterschiedliche Legierungstypen hergestellt werden.

Industrielle Aluminiumwerkstoffe werden je nach Verwendung des Endprodukts grob in Knetaluminiumlegierungen und Gussaluminiumlegierungen eingeteilt. ’knetaluminium kann durch plastische Verformung verarbeitet werden, während Gussaluminium zum Gießen verwendet wird. Lassen Sie uns hier die Arten von Knetaluminiumlegierungen betrachten. ’lassen Sie uns die Arten von Knetaluminiumlegierungen hier betrachten.

Knetaluminiumlegierungen

• aluminiumlegierung 1050

die Aluminiumlegierung 1050 (1050 AA) ist eine typische Reinaluminiumsorte. Obwohl sie eine geringe Festigkeit aufweist, zeichnet sie sich durch hervorragende Verarbeitbarkeit und Korrosionsbeständigkeit aus und eignet sich daher für dekorative Gegenstände und Stromleitungen.

• 2017 Aluminiumlegierung

die Aluminiumlegierung 2017 (2017 AA), auch Duralumin genannt, weist eine geringe Korrosionsbeständigkeit, aber hohe Festigkeit auf und eignet sich daher für den Einsatz in Flugzeugen, Automobilen und Maschinenteilen.

• aluminiumlegierung 2024

die Aluminiumlegierung 2024 (2024 AA), auch Superduralumin genannt, bietet eine höhere Festigkeit als 2017 AA.

• 5052 Aluminiumlegierung

5052 Aluminiumlegierung (5052 AA) zeichnet sich durch hervorragende Korrosionsbeständigkeit, Verarbeitbarkeit und Schweißbarkeit aus und ist damit die am weitesten verbreitete Aluminiumlegierung. Sie wird für Rahmenmaterialien und blechmetallteile .

• 6061 Aluminiumlegierung

6061 Aluminiumlegierung (6061 AA) ist eine Aluminiumlegierung mit ausgezeichneter Korrosionsbeständigkeit. Durch Wärmebehandlung, wie beispielsweise die T6-Behandlung, wird ihre Korrosionsbeständigkeit weiter verbessert.

• 6063 Aluminiumlegierung

6063 Aluminiumlegierung (6063 AA) ist eine Aluminiumlegierung mit hervorragender Korrosionsbeständigkeit und guten Oberflächenbehandlungseigenschaften, die hauptsächlich in strangpressten Produkten wie Aluminiumprofilen und elektrischen Bauteilen verwendet wird.

• 7075 Aluminiumlegierung

7075 Aluminiumlegierung (7075 AA), auch Extra-Superalduminium genannt, weist die höchste Festigkeit unter den Aluminiumlegierungen auf. Aufgrund ihrer breiten Verwendung in der Luftfahrt hat sie wesentlich zum Flugzeugbau beigetragen, einschließlich bedeutender Leistungsverbesserungen von Flugzeugen im Kriegsgebrauch.